a tóm tắt lí thuyết

Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của một hoặc nhiều nguyên tố.. Thiết lập phương trình của phản ứng oxi hóa - khử.[r]

Chương 4, bài 17:

PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỦ

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT

I Các khái niệm cần nắm vững và dấu hiệu nhận biết:

1 Sự oxi hóa (hay quá trình oxi hóa) là sự nhường electron

2 Sự khử (hay quá trình khử) là sự nhận electron

3 Chất oxi hóa là chất nhận electron Chất oxi hóa còn gọi là chất bị khử

4 Chất khử là chất nhường electron Chất khử còn gọi là chất bị oxi hóa

Cách nhớ: Đối với chất oxi hóa và chất khử: khử cho o nhận (o là chất oxi hóa) Đối với quá trình oxi hóa, khử:

chất oxi hóa tham gia quá trình khử, chất khử tham gia quá trình oxi hóa

5 Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học xảy ra trong đó có sự chuyển electron giữa các chất phản ứng Chú ý: Do electron không tồn tại ở trạng thái tự do nên hai quá trình oxi hóa và khử luôn xảy ra đồng thời (tức

là có quá trình oxi hóa thì phải có quá trình khử và ngược lại) Tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron do chất oxi hóa nhận

Dấu hiệu nhận biết

1 Sự oxi hóa: là sự tăng số oxi hóa

2 Sự khử: là sự giảm số oxi hóa

3 Chất oxi hóa là chất có số oxi hóa giảm

4 Chất khử là chất có số oxi hóa tăng

5 Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của một hoặc nhiều nguyên

tố

II Thiết lập phương trình của phản ứng oxi hóa - khử

Có một số cách để thiết lập phương trình của phản ứng oxi hóa - khử như phương pháp thăng bằng electron, phương pháp ion - electron, tất cả đều dựa vào nguyên lí bảo toàn khối lượng và bảo toàn điện tích Ở đây chỉ đề cập đến phương pháp thăng bằng electron, vì đây là phương pháp đơn giản nhưng lại có thể cân bằng hầu hết các phản ứng oxi hóa khử Các bước cân bằng theo phương pháp này như sau:

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng (chỉ nên biểu diễn số oxi hóa của những nguyên

tố nào có sự thay đổi số oxi hóa) Từ đó dựa vào dấu hiệu nhận biết để xác định chất oxi hóa, chất khử

Bước 2: Viết các quá trình oxi hóa và quá trình khử và cân bằng mỗi quá trình

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hóa và chất khử theo nguyên tắc: tổng số electron cho bằng tổng số

electron nhận Tức là đi tìm bội số chung nhỏ nhất của số electron cho và số electron nhận, sau đó lấy bội số chung

đó chia cho số electron cho hoặc nhận thì được hệ số của chất khử và chất oxi hóa tương ứng

Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào phương trình phản ứng Sau đó chọn hệ số thích hợp cho các

chất không tham gia vào phản ứng oxi hóa - khử

B BÀI TẬP

Câu 1: Chất khử là chất

A cho electron, chứa nguyên tố có số oxi hóa tăng sau phản ứng

B cho electron, chứa nguyên tố có số oxi hóa giảm sau phản ứng

C nhận electron, chứa nguyên tố có số oxi hóa tăng sau phản ứng

D nhận electron, chứa nguyên tố có số oxi hóa giảm sau phản ứng

Câu 2: Chất oxi hoá là chất

A cho electron, chứa nguyên tố có số oxi hóa tăng sau phản ứng

B cho electron, chứa nguyên tố có số oxi hóa giảm sau phản ứng

C nhận electron, chứa nguyên tố có số oxi hóa tăng sau phản ứng

D nhận electron, chứa nguyên tố có số oxi hóa giảm sau phản ứng

Câu 3: Chọn phát biểu không hoàn toàn đúng?

A Sự oxi hóa là quá trình chất khử cho electron

B Trong các hợp chất số oxi hóa H luôn là +1

C Cacbon có nhiều mức oxi hóa (âm hoặc dương) khác nhau

D Chất oxi hóa gặp chất khử chưa chắc đã xảy ra phản ứng

Câu 4: Trong phản ứng oxi hóa – khử thì

A chất bị oxi hóa nhận electronvà chất bị khử cho electron

B quá trình oxi hóa và khử xảy ra đồng thời

C chất chứa nguyên tố số oxi hóa cực đại luôn là chất khử

D quá trình nhận electron gọi là quá trình oxi hóa

Câu 5: Phát biểu nào dưới đây không đúng?

A Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng luôn xảy ra đồng thời sự oxi hoá và sự khử

B Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng trong đó có sự thay đổi số oxi hoá của tất cả các nguyên

tố hóa học

C Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng trong đó xảy ra sự trao đổi electron giữa các chất

D Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng trong đó có sự thay đổi số oxi hoá của một hay một số

nguyên tố hóa học

Câu 6: Khi tham gia vào các phản ứng hoá học, nguyên tử kim loại sẽ luôn

A bị khử B bị oxi hoá C cho proton D nhận proton

Câu 7: Phản ứng giữa các loại chất nào sau đây luôn luôn là phản ứng oxi hóa – khử ?

A oxit phi kim và bazơ

B oxit kim loại và axit

C kim loại và phi kim

D oxit kim loại và oxit phi kim

Câu 8: Trong phân tử NH4NO3 thì số oxi hóa của 2 nguyên tử nitơ là

A +1 và +1 B –4 và +6 C –3 và +5 D –3 và +6

Câu 9: Số oxi hóa của oxi trong các hợp chất HNO3, H2O2, F2O, KO2 theo thứ tự là

A –2, –1, –2, –0,5 B –2, –1, +2, –0,5

C –2, +1, +2, +0,5 D –2, +1, – 2, +0,5

Câu 10: Cho các hợp chất : NH+, NO2, N2O, NO−, N2 Thứ tự giảm dần số oxi hóa của N là

A N2 > NO−3 > NO2 > N2O > NH+4

B NO3− > N2O > NO2 > N2 > NH+4

C NO3− > NO2 > N2O > N2 > NH+4

D NO3− > NO2 > NH+4 > N2 > N2O

Câu 11: Cho quá trình : Fe2+ → Fe 3++ 1e Đây là quá trình gì?

A oxi hóa B khử C nhận proton D tự oxi hóa – khử Câu 12: Cho quá trình : NO3- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O Đây là quá trình gì?

A oxi hóa B khử C nhận proton D tự oxi hóa – khử Câu 13: Trong phản ứng dưới đây, vai trò của H2S là

2FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + S + 2HCl

Câu 14: Trong phản ứng dưới đây, vai trò của HCl là

MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O

C tạo môi trường D chất khử và môi trường

Câu 15: Cho phản ứng: 4HNO3 đặc nóng + Cu → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Trong phản ứng trên, HNO3 đóng vai trò là

C môi trường D chất oxi hóa và môi trường

Câu 16: Trong phản ứng dưới đây, vai trò của HBr là gì?

KClO3 + 6HBr → 3Br2 + KCl + 3H2O

A vừa là chất oxi hóa, vừa là môi trường

B là chất khử

C vừa là chất khử, vừa là môi trường

D là chất oxi hóa

Câu 17: Trong phản ứng : Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O

Số phân tử HNO3 đóng vai trò chất oxi hóa là :

LÍ THUYẾT ANKAN (PARAFIN)

I ĐỒNG ĐẲNG

- CH4 và các đồng đẳng của nó tạo thành dãy đồng đẳng của metan, gọi chung là ankan

- Ankan là các hiddro cacbon no, mạch hở có công thức chung là CnH2n+2, n  1

- Trong phân tử ankan chỉ có các liên kết đơn C – C và C – H

II ĐỒNG PHÂN

➢ Đồng phân

- Các ankan từ C1 → C3 không có đồng phân

- Từ C4 trở đi có đồng phân mạch C

- Số lượng các đồng phân:

➢ Cách viết đồng phân của ankan:

- Viết mạch cacbon thẳng

- Bẻ 1 cacbon làm nhánh Đặt nhánh vào các vị trí khác nhau trong mạch Lưu ý không đặt nhánh vào vị trí C đầu mạch

- Khi bẻ 1 cacbon không còn đồng phân thì bẻ đến 2 cacbon 2 cacbon có thể cùng liên kết với 1C hoặc 2C khác nhau

- Lần lượt bẻ tiếp các Cacbon khác cho đến khi không bẻ được nữa thì dừng

➢ Bậc của Cacbon trong ankan

- Bậc của 1nguyên tử Cacbon bằng số nguyên tử C liên kết trực tiếp với nó

- Cacbon có bậc cao nhất là IV và thấp nhất là bậc 0

III DANH PHÁP

1 Tên của 10 ankan mạch thẳng đầu dãy

- Tên 10 ankan đầu dãy được đọc như SGK

2 Tên các nhóm ankyl

a Tên gốc ankyl mạch thẳng

- Khi phân tử ankan bị mất đi 1 nguyên tử H thì tạo thành gốc ankyl

- Tên của gốc ankyl được đọc tương tự như tên ankan nhưng thay đuôi “an” bằng đuôi “yl”

VD: CH4 ⎯⎯→- H - CH3 C2H6 ⎯⎯→- H - C2H5

Metan Metyl Etan Etyl

b Tên gốc akyl mạch nhánh

* Khi 1 nhóm – CH3 phân nhánh ở vị trí Cacbon số 2 thì đọc là iso Khi đọc phải tính tất cả các nguyên tử C trong

gốc ankyl

VD: CH3 – CH – CH2 – : iso butyl CH3 – CH – : iso propyl

* Tên 1 số gốc ankyl khác:

CH3 – CH2 – CH – : Sec butyl C(CH3)3 – CH2 – : neo pentyl

CH3 C(CH3)3 – : Tert butyl

3 Tên thay thế của ankan

Tên ankan = Số chỉ vị trí nhánh – Tên nhánh + Tên mạch chính + an

- Mạch chính là mạch dài nhất và có nhiều nhánh nhất

- Để xác định vị trí nhánh phải đánh số cacbon trên mạch chính

 Đánh số C trên mạch chính từ phía C đầu mạch gần nhiều nhánh hơn sao cho tổng vị trí là nhỏ nhất Khi tổng vị trí là nhỏ nhất thì đánh số sao cho nhánh đọc đầu tiên có vị trị nhỏ nhất

 Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì phải nêu đầy đủ vị trí của các nhánh và phải thêm các tiền tố đi (2), tri (3), tetra (4) trước tên nhánh

 Nếu có nhiều nhánh khác nhau thì tên nhánh được đọc theo thứ tự chữ vần chữ cái Nếu nhánh lại có nhánh hì không tính tên phụ (như iso, neo, )

Lưu ý:

- Giữa số và số có dấu phẩy, giữa số và chữ có dấu gạch “ – ”

- Nếu ankan có nhóm thế là Hal thì ưu tiên đánh số Hal nhỏ nhất và đọc trước

IV TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Trạng thái:

 Ankan từ C 1 → C 4 ở trạng thái khí

 An kan từ C 5 → khoảng C 18 ở trạng thái lỏng Từ C18 trở đi thì ở trạng thái rắn

- Màu: Các ankan không có màu

- Mùi:

 Ankan khí không có mùi

 Ankan từ C5 – C10 có mùi xăng

 Ankan từ C10 – C16 có mùi dầu hỏa

 Ankan rắn rất ít bay hơi nên hầu như không có mùi

- Độ tan: Các ankan không tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ

- Nhiệt độ nóng chảy, sôi:

 Các ankan có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng dần theo khối lượng phân tử

 Khi cấu trúc phân tử càng gọn thì 0

nc

T càng cao còn Ts0 càng thấp và ngược lại

V TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Nhận xét chung:

- Do trong phân tử chỉ có các liên kết đơn là các liên kết bền nên ở điều kiện thường các ankan tương đối trơ về mặt hóa học

- Khi có as, t o , xt thì ankan tham gia các phản ứng thế, tách và oxi hóa

1 Phản ứng thế halogen

- Thường xét phản ứng với Cl2, Br2

- Dưới tác dụng của as, các an kan tham gia phản ứng thế halogen Các nguyên tử H có thể lần lượt bị thế hết bằng các nguyên tử Halogen

C2H6 + Cl2 ⎯⎯→as C2H5Cl + HCl

* Quy tắc thế: Khi tham gia phản ứng thế, nguyên tử Hal sẽ ưu tiên tham gia thế vào nguyên tử H của C bậc co hơn ( có ít H hơn)

VD: CH3 – CH2 – CH3 + Br2 ⎯⎯→as CH3 – CHBr – CH3 + HBr

2 Phản ứng tách H 2

- Dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp, các ankan bị tách ra 2 nguyên tử H

CnH2n+2

0 ,xt

⎯⎯⎯ → CnH2n + H2

* Quy tắc tách:

- Hai nguyên tử C cạnh nhau bị tách H Mỗi nguyên tử C bị mất 1 nguyên tử H và nối đôi chuyển thành nối đơn

- H của C bậc cao hơn bị ưu tiên tách để tạo sản phẩm chính (anken có nhiều H α nhất)

VD: CH3 – CH – CH2 – CH3 ⎯⎯⎯0,xt→ CH3 – C = CH – CH3 + H2

Chú ý: Số mol hỗn hợp thu được trội hơn so với ban đầu là số mol H 2 sinh ra

3 Phản ứng cracking (bẻ gãy mạch)

- Khi có xúc tác thích hợp và dưới tác dụng của nhiệt độ, các ankan bị bẻ gãy mạch C tạo ra các phân tử nhỏ hơn

CnH2n+2

crk

⎯⎯→ CaH2a+2 + CbH2b (với a ≥ 1, b ≥ 2 và a + b = n) VD: C4H10

crk

⎯⎯→ CH4 + C2H6

C4H10 ⎯⎯→crk C2H6 + C2H4

Chú ý: - Khi ankan sinh ra có mạch cacbon dài thì cũng có thể bị bẻ mạch tiếp Nhưng luôn có

+ Số mol ankan thu được bằng số mol ankan ban đầu

+ Số mol hỗn hợp thu được sau phản ứng trội hơn so với ban đầu là số mol anken sinh ra

4 Phản ứng cháy ( Oxi hóa hoàn toàn)

CnH2n+2 + 3n + 1

2 O2

0

t

⎯⎯→ nCO2 + (n +1) H2O

- Khi đốt ankan luôn có

2 CO

n <

2

H O

n và

2

H O

n –

2 CO

n = nankan

- Nếu đốt hiđrocacbon mà cho biết số e nhường của 1 phân tử hiđrocacbon thì khi đó biết tỉ lệ hệ số cân bằng của Oxi trong phản ứng cháy so với hiđrocacbon

5 Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn

- Ankan có thể bị oxi hóa không hoàn toàn tạo ra các sản phẩm khác nhau

VD: CH4 + O2 ⎯⎯⎯⎯⎯→600-800 C, NO0 HCHO + H2O

RCH2 – CH2R’ + O2 ⎯⎯⎯⎯t , Mn0 2+→ RCOOH + R’COOH + H2O

VI ĐIỀU CHẾ

1 Từ anken, xicloankan

CnH2n + H2 ⎯⎯⎯t , Ni0 → CnH2n+2

2 Từ ankin

CnH2n-2 + 2H2 ⎯⎯⎯t , Ni0 → CnH2n+2

3 Phương pháp craking

CnH2n+2

crk

⎯⎯→ CaH2a+2 + CbH2b

BÀI TẬP:

Câu 1: Tên gọi của chất có CTCT sau là:

B 2,4-dietyl-2-metylhexan

CH3 – C – CH2 – CH – CH2 – CH3 C 5-etyl-3,3-dimetylheptan

D 3-etyl-5,5-dimetylheptan

CH3 C2H5

Câu 2 Chất có CTCT sau: CH3 – CH – CH – CH2 – CH3 có tên gọi là:

CH3 CH3

A 2,2 – đimetylpentan B 2,3 – đimetylpentan

C 2,2,3 – trimetylpentan D 2,2,3 – trimetylbutan

Câu 3 Cho ankan có CTCT là CH3 – CH – CH2 – CH – CH3

CH3 – CH2 CH3

Tên gọi của A theo IUPAC là:

A 2 – etyl – 4 – metylpentan B 3,5 – đimetylhexan

C 4 – etyl – 2 – metylpentan D 2,4 – đimetylhexan

Câu 4 Viết CTCT các chất có tên gọi sau :

A 4-etyl-3,3-đimetylhexan

B 1,2-điclo-1-metylxiclohexan

C 2,2,3-trimetylpentan

D.2,2,3,3- tetra metyl hexan

E 2-metylbutan

Câu 5: Tiến hành crackinh ở nhiệt độ cao 5,8g Butan sau 1 thời gian thu được hh khí X gồm : CH4,C2H6, C2H4, C3H6, H2, C4H10 Đốt cháy hoàn toàn X trong oxi dư rồi dẫn toàn bộ sản phấm sinh ra qua bình đựng dd nước vôi trong dư , thấy khối lượng bình tăng m(g) Xác định m?

Câu 6 Cho bảng dữ liệu sau:

A B

1 Hiđrocacbon a là nhóm nguyên tử gây ra những phản ứng đặc trưng

2 Dẫn xuất của hiđrocacbon b chất hữu cơ thường bị cháy sinh ra CO2

3 Phản ứng của các hợp chất

hữu cơ

c là những hợp chất được tạo bởi hai nguyên tố cacbon và hiđro

4 Khi bị đốt nóng, d thường xảy ra chậm và theo nhiều hướng trong cùng một điều

kiện

5 Nhóm chức e là những hợp chất trong phân tử ngoài cacbon, hiđro còn có

nguyên tử của những nguyên tố khác Khi ghép các từ hoặc cụm từ ở cột A với các cụm từ ở cột B để thành các câu đúng sao cho không

có từ hoặc cụm từ không được sử dụng, bốn học sinh đã đưa ra các kết quả dưới đây Hỏi kết quả nào chính xác?

A 1-c, 2-e, 3-d, 4-a, 5-b B 1-c, 2-e, 3-d, 4-b, 5-a C 1-c, 2-d, 3-e, 4-b, 5a D 1-c, 2-b, 3-d, 4-e, 5-a

Câu 7 Cho các câu sau:

a Ankan có đồng phân mạch cacbon

b Ankan và xicloankan là đồng phân của nhau

c Xicloankan làm mất màu dung dịch nước brom

d Hiđrocacbon no là hiđrocacbon làm mất màu dung dịch nước brom

e Hiđrocacbon no là hiđrocacbon chỉ có liên kết đơn trong phân tử

f Hiđrocacbon no là hiđrocacbon không có mạch vòng

Những câu đúng là A, B, C hay D?

A a, c, d, e B a, d, f C a, b, d, e, f D a, e

Câu 8 Các ankan tham gia những phản ứng nào dưới đây:

1 Phản ứng cháy 2 Phản ứng phân huỷ

3 Phản ứng thế 4 Phản ứng cracking

5 Phản ứng cộng 6 Phản ứng trùng hợp

7 Phản ứng trùng ngưng 8 Phản ứng đềhiđro hoá

A Tham gia phản ứng 1, 2, 3, 5, 8 B Tham gia phản ứng 1, 3, 5, 7, 8

C Tham gia phản ứng 1, 2, 3, 4, 8 D Tham gia phản ứng 1, 2, 3, 4, 5

Câu 9 Công thức phân tử của ankan có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 36 là:

Câu 10: Ở điều kiện thường, các hydrocacbon ở thể khí gồm

A C1 → C6 B C1 → C4 C C1 → C5 D C2 → C10

Câu 11: Đốt cháy hoàn toàn V lít hỗn hợp A (đktc) gồm CH4, C2H6 và C3H8 thu được 6,72 lít khí CO2 (đktc) và 7,2 gam H2O Giá trị của V là

Câu 12: Dăy chỉ gồm các chất thuộc dăy đồng đẳng của metan là

A C2H2 ; C3H4 ; C4H6 ; C5H8 B C2H6 ; C3H8 ; C5H10 ; C6H12

C CH4 ; C2H2 ; C3H4 ; C4H10 D CH4 ; C2H6 ; C4H10 ; C5H12

Câu 13: Công thức phân tử của ankan có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 36 là

A craking n-butan B cacbon t¸c dông víi hi®ro

C nung natri axetat víi v«i t«i – xót D ®iÖn ph©n dung dÞch natri axetat

vµ 28,8 gam H2O Gi¸ trÞ cña V lµ: